Как измерить свет? Видимый свет - это явление соотносимое с биохимическими и даже психическими процессами восприятия его нашим зрительным аппаратом. Вот поэтому измерения видимого света сложнее, единиц измерения различных элементов, процессов, явлений - больше. И прежде, чем приступать к процессу измерения необходимо договориться об определённых условиях, критериях восприятия светового излучения.
Первое условие - чёткая фиксация диапазона длин волн, относящихся к видимому свет. Экспериментально установлено, что в интервале от 400 (реально 380, но для удобства решили взять целое число) до 700 (а тут 750, но тоже упростили и взяли "точно верный диапазон для всех людей) нанометров любая лучистая энергия воспринимается как видимая, вне зависимости от того сколько источников и какие её излучают.
Второе условие - типы источников света, которые будут у нас фигурировать. Разделим их условно на две большие группы: первичные источники (солнце, уличные фонари, лампы накаливания, светодиодное освещение и пр.) и вторичные источники света (все объекты, которые не излучают, но отражают свет). Для количественных измерений света, испускаемого лампой накаливания и отражённого каким-то объектом мы будем использовать различные методы регистрации и единицы измерений. Основанием для этого служит тот факт, что энергетические характеристики света, испускаемого источником во всех направлениях, существенно отличаются от энергии лучей направленных источников и от энергии отражённых лучей. Собрав все эти факты и взяв за основу теорию светового поля разработанную Андреем Александровичем Гершуном научное сообщество разработало общую для всех разделов прикладной оптики научную дисциплину - фотометрию.
Но даже в этих условиях различные учёные по разному смотрели на свет и способы его измерения. поэтому технические характеристики камер видеонаблюдения зачастую сложно понять, описать и объяснить. однако, давайте попробуем, придерживаясь логической последовательности распространения светового излучения, объяснить физический смысл большинства единиц измерения.
Итак! Световой поток (F) - характеризует мощность первичного источника света, излучаемого во всех направлениях. Единицей измерения светового потока является люмен (лм). Один люмен, примерно эквивалентен энергии света от горящей свечи.
Сила света (I) - почти как сила тока 😊 - в данном направлении это пространственная плотность потока излучения, численно равная отношению светового потока к телесному углу, в пределах которого поток распространяется. Единицей измерения является кандела (кд). Соответственно, силой света точечного источника излучения является световой поток, делённый на 4∏ (пи) радианов (полная сфера состоит из 4∏ = 12,56стерадианов). Таким образом, одна кандела - это световой поток в один люмен, испускаемый в часть пространства, которая ограниченна телесным углом в один стерадиан. Сила света в фотометрии принята за эталонную единицу измерения, и с 1948 года кандела определяется как сила света, которую излучает чёрное тело, разогретое до температуры отвердевания расплавленной платины (~1772℃)
Освещённость (Е) - величина, наиболее часто используемая в охранном видеонаблюдении для предоставления характеристики работы камер в различных условиях. Освещённость во много сходна с яркостью, за исключением того, что относится она не к первичным источникам света, а к объектам, которые находятся под ними (ну или вторичным источникам, тем, которые отражают). Поэтому освещённость поверхности определяется как световой поток на единицу площади.
Когда световой поток в один люмен падает на площадку поверхностью в один квадратный метр, это будет эквивалентно освещённости площадки в 1лм/м², а в фотометрии это принято считать новой единицей измерения - один люкс (лк). Это означает , что если взять сферу радиусом в 1метр и поместить внутрь неё источник силой света в 1канделу, то освещённость внутренней поверхности будет составлять 1люкс. Ну или:
Е = Световой поток / площадь = F/S (лк), но ведь световой потое это произведение силы света на телесный угол, то есть: F = I * Ω (лм), если вспомнить тригонометрию и приняв источник света за точку, мы сможем выразить телесный угол (Ω) через освещаемую площадь (S) и расстояние до неё от источника (d) - Ω = S/d² (рад). проведя нехитрые математические манипуляции получаем:
Е = I/d² (лк). Это означает, что по мере удаления от источника света освещённость перпендикулярной к направлению света площадки убывает пропорционально квадрату расстояния между площадкой и источником света. Если же площадка не перпендикулярна, а расположена под неким углом (ɤ), мы можем вычислить площадь её проекции на плоскость, перпендикулярную к направлению света и получим: Е = I * cosɤ/d² (лк). У единицы освещённости в 10 килолюксов (10000лк) есть своё название - фот.
...продолжение следует
